DE3822754A1

DE3822754A1 - Vorrichtung zur ueberwachung der kraftstoffzufuhr in einer brennkraftmaschine mit innerer verbrennung

Info

Publication number: DE3822754A1
Application number: DE3822754A
Authority: DE
Inventors: Toshiro Hara; Takanori Fujimoto; Ikuo Musa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-07-06
Filing date: 1988-07-05
Publication date: 1989-01-19
Also published as: DE3822754C2; US4875452A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der Kraftstoffzufuhr in einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung.

Fig. 2 zeigt die zeitliche Abfolge von Vorgängen in einer herkömmlichen Überwachungsvorrichtung, wobei der Öffnungsgrad einer Drosselklappe mit a, die Menge der angesaugten Luft mit b und die sich wiederholenden Takte Ausschieben, Ansaugen, Verdichten und Zünden des ersten Zylinders mit c bezeichnet sind. Die Arbeitszyklen des dritten, des vierten und des zweiten Zylinders sind bezüglich derer des ersten Zylinders um 1, 2 bzw. 3 Takte verzögert. Sie sind in Fig. 2 nicht dargestellt. Bezugszeichen d bezeichnet ein Kurbelwinkelsignal, Bezugszeichen e-h bezeichnen Kraftstoffeinspritzzeit punkte für die einzelnen Zylinder und Bezugszeichen i bezeichnet ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F.

Gemäß Fig. 2 erfolgt die Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder mit einer Kurbelwinkelverzögerung R ₁ bezüglich einer Anstiegsflanke des Kurbelwinkel signals. Wird jedoch das Kraftfahrzeug beschleunigt, verkürzt sich die Dauer der Takte und verlängert sich die Kraftstoffeinspritzdauer. Da die Kraftstoff einspritzung auch bei Beschleunigung des Fahrzeugs mit einer Verzögerung entsprechend der Dauer R ₁ des Kurbelwinkelsignals gerechnet von der Anstiegs flanke des Kurbelwinkelsignals aus beginnt, wird die Kraftstoffeinspritzung erst außerhalb des Bereichs des Ansaugtaktes eines Zylinders beendet, was zu einer Verringerung der eingespritzten Kraftstoffmenge führt, wodurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis während der Beschleunigung mager wird. Dies führt zu einer Verminderung des Drehmoments der Maschine und so zu einer Verminderung der Beschleunigung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überwachung der Kraftstoffzufuhr in einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung zu schaffen, bei der die Kraftstoffeinspritzung auch dann während des Ansaugtaktes beendet wird, wenn das Kraftfahrzeug beschleunigt wird, um die Brennkraftmaschine, mit einem geeigneten Luft/Kraft stoff-Verhältnis arbeiten zu lassen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit Überwachungsvor richtungen nach den Ansprüchen 1 oder 4 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführung der erfindungsgemäßen Über wachungsvorrichtung;

Fig. 2 die zeitliche Abfolge von Vorgängen in einer herkömmlichen Überwachungsvorrichtung der Kraftstoffzufuhr;

Fig. 3 die zeitliche Abfolge von Vorgängen in der ersten Ausführung der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung;

Fig. 4 ein Flußdiagramm des Betriebs der ersten Ausführung der erfindungsgemäßen Über wachungsvorrichtung;

Fig. 5 ein Diagramm betreffend die Totzeit der Kraftstoffeinspritzung beim Betrieb der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung;

Fig. 6 ein Diagramm betreffend einem Winkel zum Initiieren der Kraftstoffeinspritzung, der im Betrieb der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung anwendbar ist;

Fig. 7 die zeitliche Abfolge der Ansteuerung von Einspritzeinrichtungen während der Beschleunigung bei der ersten Ausführung der erfindungsgemäßen Überwachungsvor richtung;

Fig. 8 die zeitliche Abfolge des Beginns der Kraftstoffeinspritzung in die einzelnen Zylinder bei der ersten Ausführung der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung;

Fig. 9 ein Flußdiagramm des Betriebs einer zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen Über wachungsvorrichtung;

Fig. 10 die zeitliche Abfolge von Vorgängen in der zweiten Ausführung der erfindungsge mäßen Überwachungsvorrichtung während der Beschleunigung der Brennkraftmaschine;

Fig. 11 schematisch eine dritte Ausführung der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung;

Fig. 12 ein Flußdiagramm des Betriebs der dritten Ausführung der erfindungsgemäßen Über wachungsvorrichtung;

Fig. 13 die zeitliche Abfolge von Vorgängen in der dritten Ausführung der erfindungs gemäßen Überwachungsvorrichtung; und

Fig. 14 die zeitliche Abfolge der Ansteuerung von Einspritzeinrichtungen während der Beschleunigung bei der dritten Ausführung der erfindungsgemäßen Überwachungsvor richtung.

Fig. 1 zeigt eine Ausführung der Erfindung, wobei folgende Elemente dargestellt sind: Eine Brennkraft maschine 1, ein Luftansaugstutzen 2, ein Auspuffrohr 3, eine Drosselklappe 4, ein Luftfilter 5, ein Karman-Wirbel-Sensor 6 (nachstehend mit AFS be zeichnet), ein Drosselklappensensor 7, ein Kurbel winkelsensor 8, Einspritzeinrichtungen 9, ein Über wachungsabschnitt 10, ein Interfaces 11 und 12, Zähler 13 und 14, ein A/D-Wandler 15, eine CPU 16 mit einem ROM (Lesespeicher) und einem RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff), Zähler 17 bis 21 und Treiber 22 bis 25.

Der AFS 6 erfaßt die Menge der von der Brennkraft maschine 1 aufgenommenen Luft; der Drosselklappen sensor 7 erfaßt den Öffnungsgrad der Drosselklappe 4 und der Kurbelwinkelsensor 8 erzeugt ein Zylinder bezeichnungssignal (SGC) und ein Kurbelwinkel signal (SGT). Die erfaßten Signale werden in den Überwachungsabschnitt 10 eingegeben, um die einzelnen Einspritzeinrichtungen 9 anzusteuern.

Nachstehend ist der Betrieb der ersten Ausführung unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm in Fig. 4 erläutert.

In Fig. 4A initialisiert sich das System in Schritt 101. In Schritt 102 wird eine Batteriespannung einer A/D-Wandlung unterzogen und danach als V _B in dem RAM abgelegt. In Schritt 103 wird AN = T _SGT/T _AFS aus der Dauer T _SGT des Zylinderbezeichnungssignals (SGC) und der Dauer T _AFS des Kurbelwinkelsignals (AFS) berechnet, wobei AN die während des Über streichens eines vorbestimmten Kurbelwinkels einge saugte Luftmenge bezeichnet (i. e. die Menge der während eines Hubes angesaugten Luft). In Schritt 104 wird eine der Batteriespannung V _B entsprechende Totzeit T _D aus dem Diagramm nach Fig. 5 ermittelt. In Schritt 105 wird eine Zeit T _I zum Ansteuern einer Einspritzeinrichtung aus

T _I = K _I × AN + T _D

errechnet, wobei K _I ein Wandlungskoeffizient für eine Ansteuerzeit ist. In Schritt 106 wird eine Maschinendrehzahl N _e = 1/T _SGT errechnet. In Schritt 107 wird mittels des Diagramms in Fig. 6 ein Kurbel winkel R ₁ aus der Maschinendrehzahl N _e ermittelt. Dabei ist R ₁ der Kurbelwinkel von der Anstiegsflanke des Kurbelwinkelsignals SGT bis zum Beginn der Kraftstoffeinspritzung. Nach Abschluß des Schritts 107 wird zu Schritt 102 zurückgekehrt.

Fig. 4B zeigt einen Unterbrechungszyklus an einem Eingangsanschluß P ₁ der CPU 16. In Schritt 111 wird die Pulsbreite T _AFS des AFS 6 gelesen und in Schritt 112 ein Zähler 13 zum Bestimmen der Pulsbreite T _AFS zurückgesetzt.

Fig. 4C zeigt einen Unterbrechungszyklus an einem Eingangsanschluß P ₃ der CPU 16. In Schritt 121 wird die Pulsbreite T _SGT des Kurbelwinkelsignals gelesen und in Schritt 122 ein Zähler 14 zum Bestimmen von T _SGT zurückgesetzt. In Schritt 123 wird das Zylinderbezeichnungssignal SGC gelesen. In Schritt 124 wird festgestellt, ob der Pegel des Signals SGC hoch oder niedrig ist. Wenn er hoch ist, i. e. "1", wird in Schritt 125 ein Einspritzzähler in der CPU 16 zurückgesetzt. Wenn der Pegel des Signals SGC niedrig ist, i. e. "0", wird der Einspritzzähler um "1" erhöht. In Schritt 127 wird

T(n + 1) = T(n) + K × (T(n) - T(n - 1))

berechnet.

In Fig. 7 ist die Wellenform des Kurbelwinkelsignals SGT mit a und die Zeitpunkte der Kraftstoffein spritzungen des ersten, dritten, vierten und zweiten Zylinders in der Reihenfolge ihrer Zündung mit b bis e bezeichnet.

T(n - 1) bezeichnet die vorhergehende Periode des Zylinderbezeichnungssignals SGT; T(n) bezeichnet die momentane Periode; T(n + 1) bezeichnet die nach folgende Periode und K ist eine Konstante. Durch Einstellen des Wertes für K kann die Zeit bis zum Beginn der Kraftstoffeinspritzung verkürzt werden. In Schritt 127 wird ferner

T _R = T(n + 1) × R ₁/R ₀

berechnet, wobei R ₁ den Kurbelwinkel von der Anstiegs flanke des Zylinderbezeichnungssignals SGT bis zum Beginn der Kraftstoffeinspritzung, R ₀ den Kurbel winkel einer ganzen Periode des Signals SGT (180°) und T _R die Zeit von der Anstiegsflanke des Signals SGT bis zum Beginn der Kraftstoffeinspritzung be zeichnen. Die Zeit bis zum Beginn der Kraftstoffein spritzung ist während der Beschleunigung des Automobils verkürzt und demzufolge die Kraftstoffeinspritzung innerhalb des Ansaughubes der einzelnen Zylinder beendet. In Schritt 128 wird T _R in den Zeitgeber 21 gesetzt, welcher in Schritt 129 getriggert wird.

Fig. 4D zeigt einen Unterbrechungszyklus für einen Eingangsanschluß P ₆ der CPU 16. In Schritt 131 wird eine Zeit T ₁ zum Ansteuern der Einspritzein richtungen 9 in die Zeitgeber 17 bis 20 gesetzt. In Schritt 132 werden diejenigen Zylinder, in welche eingespritzt werden soll, entsprechend aufsteigenden Werten "0", "1", "2" und "3" in den Zählern bestimmt (der Zählwert nimmt nicht den numerischen Wert 4 an, weil das SGC einmal in vier Impulsen des SGT vorkommt). In Schritt 133 werden die Zähler 17 bis 20 getriggert, wodurch Kraftstoffeinspritzungen in die entsprechenden Zylinder erfolgen. Die Kraft stoffeinspritzung erfolgt jeweils für die Dauer der Einspritzzeit T ₁ und beginnt zum Zeitpunkt T _R auf der Grundlage des Signals SGT.

In Fig. 8 bezeichnen a das Zylinderbe zeichnungssignal SGC, b das Kurbelwinkelsignal SGT und c das Ausgangssignal des Zeitgebers 21. Der Beginn T _R der Kraftstoffeinspritzung wird auf der Grundlage dieser Signale bestimmt. Die Buchstaben d bis g bezeichnen jeweils Triggersignale, welche von den Zeitgebern 17, 19, 20, 18 erzeugt werden, wodurch das Ausgangssignal des Zeitgebers 21 in dieser Reihenfolge verteilt wird.

Fig. 3 zeigt die zeitliche Abfolge von Vorgängen in der ersten Ausführung der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung entsprechend denjenigen in Fig. 2. Wie in Fig. 3 dargestellt, kann die Kraftstoffeinspritzung innerhalb des Ansaugtaktes beendet werden, wenn während der Beschleunigung die Zeit bis zum Beginn der Kraftstoffeinspritzung verkürzt wird.

Gemäß der ersten Ausführung der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung wird die Dauer des jeweils folgenden Kurbelwinkelsignals aus der Dauer der vorhergehenden und des momentanen Kurbelwinkelsignals gewonnen und der Beginn der Kraftstoffeinspritzung wird entsprechend der so gewonnenen folgenden Dauer überwacht. Die folgende Dauer wird während der Beschleunigung verringert, um so den Beginn der Kraftstoffeinspritzung vorzuziehen, so daß die Kraftstoffeinpritzung innerhalb des Ansaugtaktes der Maschine beendet wird. Daher wird der eingespritzte Kraftstoff ganz von der Brennkraftmaschine angesaugt, wodurch ein geeignetes Luft/Kraftstoff-Verhältnis erreicht wird, so daß das Verhalten der Brennkraft maschine bei der Beschleunigung verbessert ist.

Im folgenden ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung er läutert. Der Aufbau der zweiten Ausführung entspricht demjenigen der ersten nach Fig. 1. Die beiden Ausführungen unterscheiden sich jedoch im Betrieb.

Nachstehend ist der Betrieb der zweiten Ausführung unter Bezugnahme auf Fig. 9 erläutert.

In den Flußdiagrammen nach den Fig. 9A und 9B entsprechen die Schritte 201 bis 207 und die Schritte 211 und 212 den Schritten 101 bis 107 bzw. 111 und 112 der Flußdiagramme nach den Fig. 4A und 4B. In den Flußdiagrammen nach den Fig. 9C und 9D entsprechen die Schritte 221 bis 229 und 242 bis 244 den Schritten 121 bis 129 bzw. 131 bis 133 nach den Fig. 4C und 4B. Die genannten Schritte sind daher nicht mehr näher erläutert.

In Schritt 230 wird festgestellt, ob eine Einspritz marke gesetzt ist oder nicht. Wenn sie gesetzt ist, wird in Schritt 231 die Einspritzmarke zurück gesetzt, um den Unterbrechungszyklus zu beenden. Wenn die Einspritzmarke in Schritt 231 nicht gesetzt ist, wird zu Schritt 241 in Fig. 9D übergegangen. Wird die Brennkraftmaschine plötzlich beschleunigt oder schwankt die Drehzahl stark, so liegt das Ende T(n + 1) des berechneten Kurbelwinkelsignals weit hinter dem tatsächlichen Wert T(n + 1)′, wie in Fig. 10 gezeigt. In diesem Fall wird auch der Beginn T _R der Einspritzung verzögert, so daß die Kraftstoffeinspritzung nicht in dem vorgesehenen Bereich des Kurbelwinkels erfolgt. In diesem Fall findet die Einspritzung während der Anstiegsflanke des folgenden Kurbelwinkelsignals statt.

In einem Unterbrechungszyklus für einen Eingangs anschluß P ₆ der CPU 16 nach Fig. 9D wird die Ein spritzmarke in Schritt 241 gesetzt, wonach die Vorgänge der Schritte 242 bis 244 in der gleichen Weise ausgeführt werden, wie die Schritte 131 bis 133 nach Fig. 4D.

Die zeitliche Abfolge der Zündungen der einzelnen Zylinder bei der zweiten Ausführung der Erfindung sind die gleichen, wie die in den Fig. 7, 8 und 3 gezeigten, welche mittels der ersten Ausführung der Erfindung gewonnen werden.

Die zweite Ausführung der Erfindung beseitigt den Nachteil der Verzögerung der Kraftstoffeinspritzung, die dadurch verursacht wird, daß während einer plötzlichen Beschleunigung der Brennkraftmaschine ein für die folgende Dauer des Kurbelwinkelsignals berechneter Wert größer als der tatsächliche Wert ist. Die Kraftstoffeinspritzung wird mittels des nächstkommenden Kurbelwinkelsignals ausgeführt, wobei festgestellt wird, daß keine Kraftstoffein spritzung in einem vorbestimmten Bereich des Kurbel winkels erfolgt. Die zweite Ausführung nimmt die gleichen Funktionen wahr und liefert die gleichen Ergebnisse wie die erste Ausführung.

Fig. 11 zeigt eine dritte Ausführung der Erfindung. Der Aufbau der dritten Ausführung entspricht derjenigen der ersten und der zweiten Ausführung mit der Ausnahme, daß ein Startschalter 30 über ein Interfaces 29 an die CPU 16 angeschlossen ist, um das Anlaufen der Brennkraftmaschine zu erfassen. Gleiche oder entsprechende Elemente werden nicht weiter erläutert.

Der Betrieb der dritten Ausführung nach Fig. 11 ist nachstehend anhand der Fig. 12A bis 12D erläutert.

In den Flußdiagrammen nach den Fig. 12A und 12B, entsprechen die Schritte 301 bis 307 und 311 bis 312 den Schritten 101 bis 107 bzw. 111 bis 112 nach den Fig. 4A und 4B. In den Flußdiagrammen nach den Fig. 12C und 12D entsprechen die Schritte 321 bis 327 und 329 bis 333 den Schritten 121 bis 127 bzw. 128 bis 133 nach den Fig. 4C und 4D. Diese Schritte sind daher hier nicht näher erläutert.

In Schritt 328 wird festgestellt, ob die Brenn kraftmaschine gerade anläuft oder nicht. Wenn die Maschine gerade nicht anläuft, wird ein in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführung berechneter Wert T _R in Schritt 329 in den Zeitgeber 21 gesetzt, welcher in Schritt 330 getriggert wird. Wenn die Maschine gerade anläuft, wird zu Schritt 331 in Fig. 12D übergegangen. Das bedeutet, daß der Start schalter 30 beim Anlaufen der Brennkraftmaschine eingeschaltet wird (Fig. 13). Zu dieser Zeit wird die Drehzahl der Maschine erhöht, wobei sie ungleich mäßig läuft (Fig. 13b). Demzufolge wird das Kurbel winkelsignal SGT, das abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine erzeugt wird, unstabil (Fig. 13c), wodurch die folgende Dauer T(n + 1), welche aus der vorhergehenden Dauer (T(n - 1) und der momentanen Dauer T(n) ermittelt wird, ebenfalls unstabil wird, was dazu führt, daß auch der Zeitpunkt des Beginns der Kraftstoffeinspritzung unstabil wird. In der dritten Ausführung der Erfindung wird deshalb die Kraftstoffeinspritzung entsprechend den jeweiligen Zeitpunkten des Kurbelwinkelsignals SGT beim Anlaufen der Brennkraftmaschine gemäß Fig. 14 ausgeführt.

Die zeitliche Abfolge der Kraftstoffeinspritzungen in die einzelnen Zylinder ist nach der dritten Ausführung der Erfindung die gleiche wie diejenige nach den Fig. 7, 8 und 3 der ersten Ausführung.

Die dritte Ausführung der Erfindung stellt zusätzlich zu den Funktionen und den erreichbaren Ergebnissen der ersten Ausführung gute Anlaufeigenschaften sicher. Die Kraftstoffeinspritzung beginnt beim Anlaufen der Brennkraftmaschine synchron mit dem Kurbelwinkelsignal.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren veschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

1. Vorrichtung zur Überwachung der Kraftstoffzufuhr in einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, mit einem Kurbelwinkelsensor (8), der zu einem vorbestimmten Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine (1) ein Kurbelwinkelsignal erzeugt, Mitteln (6) zum Erfassen der Menge der von der Brennkraft maschine (1) angesaugten Luft, Einspritzein richtungen (9) zum Einspritzen von Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine (1) und Steuermitteln (10) zum Ansteuern der Einspritzein richtungen (9) abhängig von der Menge der ange saugten Luft und zu dem durch das Kurbelwinkelsignal bestimmten Zeitpunkt, gekennzeich net durch Mittel (16) zum Ermitteln der Dauer des nächstfolgenden Kurbelwinkelsignals aus der Dauer des vorhergehenden und der Dauer des momentanen Kurbelwinkelsignals und Mittel (16) zum Überwachen des Zeitpunkts des Beginns der Einspritzung zum Ansteuern der Einspritzeinrichtung (9) entsprechend der Dauer des nächstliegenden Kurbelwinkelsignals.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich net durch Entscheidungsmittel (16) zum Fest stellen, ob die Kraftstoffeinspritzung in einem vorbestimmten Bereich des Kurbelwinkels erfolgt, und Mittel (16) zum Auslösen der Kraftstoffein spritzung durch das nächstfolgende Kurbelwinkel signal, wenn die Kraftstoffeinspritzung nicht in dem vorbestimmten Bereich des Kurbelwinkels erfolgt.

3. Vorrichtung zur Überwachung der Kraftstoffzufuhr in einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ge kennzeichnet durch Mittel (16) zum Berechnen der Dauer des nächsten Kurbelwinkelsignals aus der Dauer des vorhergehenden und der Dauer des momentanen Kurbelwinkelsignals, Mittel (29, 16) zum Erfassen eines Startzustandes der Brennkraft maschine (1), und Mittel (16) zum Überwachen des Beginns der Einspritzung, die den Zeitpunkt zum Ansteuern der Einspritzeinrichtungen (9) während des Startens der Brennkraftmaschine (1) synchron mit dem Kurbelwinkelsignal und außerhalb des Startzustandes der Brennkraftmaschine (1) entsprechend der Dauer des nächstfolgenden Kurbelwinkelsignals überwachen.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß T(n + 1) = T(n) + K · (T(n) - T(n - 1))ist, wobei T(n -1) die Dauer der vorhergehenden, T(n) die Dauer der momentanen, T(n + 1) die Dauer des nächstfolgenden Kurbelwinkelsignals und K eine Konstante sind, undT _R = T(n + 1) × R ₁/R ₀ist, wobei R ₀ eine Periode des Kurbelwinkels, R ₁ der Kurbelwinkel von einer Bezugsposition bis zu dem Beginn der Einspritzung und T _R die Zeitspanne von der Bezugsposition bis zu dem Beginn der Einspritzung sind.